3.4 声波的应用（题型专练）物理新教材北师大版八年级上册

**基本信息** 以声波应用为核心，通过四题型分类构建“特征辨析-计算建模-综合应用”的方法体系，逻辑递进培养物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |声波传递信息辨析|5题（含倒车雷达/B超实例）|核心特征（获取消息）+区分关键点（“判断/探测”词汇）|从现象辨析到本质特征提取，建立信息传递认知模型| |声波传递能量辨析|5题（含超声清洗/碎石实例）|核心特征（机械效果）+易错辨析（B超与碎石区别）|与信息传递对比，强化能量传递现象识别能力| |声呐回声测距计算|5题（含海底测深/车距测量）|“总时间→总路程→距离”三步计算法|结合速度公式，构建回声测距物理模型| |声学综合应用题|5题（含潜艇声呐/音乐公路）|知识整合（音调/响度/噪声控制）+两点规范答题逻辑|综合前序知识，提升实际问题解决的科学思维|

3.4 声波的应用 题型01 声波传递信息类现象辨析 题型02 声波传递能量类现象辨析 题型03 声呐回声测距综合计算 题型04 声学综合生活应用题 ▌题型01 声波传递信息类现象辨析 1.核心特征：声波仅用来获取、传递消息、数据、状态，不会对物体产生冲击、破碎等机械作用。 2.典型实例：听诊器诊断病情、声呐测水深、倒车雷达预警、B 超成像、听机器异响判断故障、次声波预测地震海啸。 3.区分关键点：题目侧重 “看见、判断、知晓、探测”，均为声波传递信息。 4.拓展：回声测距、语言交流、动物鸣叫传递信号都属于传递信息。 1．如图所示，现代汽车通常配置倒车雷达来辅助倒车，下列关于倒车雷达的说法正确的是（     ） A．倒车时，汽车会发出“嘀嘀嘀”的提示音，那是倒车雷达发出的超声波 B．倒车雷达发出的声音不是由物体振动产生的 C．倒车雷达利用声音测距离说明了声音能够传递信息 D．倒车雷达发出的超声波在空气中的传播速度比其他声音更快。 【答案】C 【详解】A．人类听不到超声波。故倒车时，汽车会发出“嘀嘀嘀”的提示音虽是倒车雷达发出的，但不是超声波，故A错误； B．所有声音都是由物体振动产生的，超声波同样是由物体振动产生的，故B错误； C．声音既能够传递能量，还能够传递信息，倒车时是使用超声波来传递信息的，故C正确； D．超声波和其他声音都是声波，在空气中的传播速度相同，故D错误。 故选C。 2．下列事例中，属于利用声音传递信息的是（     ） A．用超声波清洗精密仪器 B．用B超给病人检查身体 C．用超声波击碎人体内的结石 D．用超声波美白牙齿 【答案】B 【详解】A．超声波清洗精密仪器利用声音传递能量，故A不符合题意； B．用B超给病人检查身体可获取人体内部结构的相关信息，利用声音传递信息，故B符合题意； C．超声波击碎人体内结石利用声音传递能量，故C不符合题意； D．用超声波美白牙齿利用声音传递能量，故D不符合题意。 故选B。 3．倒车防撞雷达可以测量出车的尾部与障碍物之间的距离，并在车与物之间距离过小时发出警报声提醒司机，以提高倒车时的安全性。这说明了声音能够传递______________。倒车防撞雷达是利用___________（选填“超”或“次”）声波测距原理来测量距离的。人耳_____________________（选填“能”或“不能”）听到这种声波。 【答案】 信息 超 不能 【详解】警报声提醒司机车与物之间距离过小，代表声音传递了信息；超声波频率高，方向性强，倒车防撞雷达是利用超声波测距原理来测量距离的；人耳的听觉范围是，超声波的频率高于20000Hz，所以人耳不能听到。 4．我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有声呐设备，声呐能通过发射和接收________信号来发现障碍物。该潜水器能在漆黑的万米深海中精准避障，这说明声音可以在_________中传播，且能传递________。 【答案】 超声波 液体/水 信息 【详解】声呐设备是通过发射和接收超声波来探测障碍物的，超声波具有方向性强、穿透能力强的特点，适合在海洋环境中进行探测工作。 潜水器在漆黑的深海中借助声呐避障，声音是通过海水传播的，这说明声音可以在水（或液体）中传播。 通过声呐获取障碍物的位置等相关信息来实现精准避障，这体现了声音能够传递信息。 5．阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题： 材料一，超声及其应用 人能够听到声音的率范围从20Hz至20000Hz，低于20Hz的声音叫次声波，高于20000Hz的声叫超声波。 超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的；传播特性—它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行短声探伤、测厚、测距，医学诊断等。 材料二：雪花落水也有声 相信大部分读者看到本文题目，都会认为，它看起来不讲科学而含诗意，要知道一般的常识告诉我们，雪花落水静悄悄，毫无声响，不过，雪花落水真的发生声波，在某年的《自然》杂志上，几个科学家联名发表文章，宣布了他们的上述结论，雪花落水发出的声波频率在50000Hz到之间，高于人们能听见的声波频率。 材料三：人与动物的发声频率和听觉频率范围 （1）雪花落水发出的声波属于______（选填“超”或“次”）声波； （2）超声波能够清洗物件说明声能传递______；超声波还可以进行探伤、测厚、测距、医学诊断等，这利用了声能传递______； （3）宇航员在月球上______（选填“能”或“不能”）利用超声波测定两山之间的距离，原因______； （4）大象与猫之间是否能进行语言沟通吗？______（选填“能”或“不能”）。 【答案】（1）超；（2） 能量 信息；（3） 不能 真空不能传声；（4）不能 【详解】（1）雪花落水发出的声波频率在50000Hz到之间，高于人们能听见的声波频率，属于超声波。 （2）[1][2]声音可以传递信息和传递能量。超声波能够清洗物件是因为声波具有能量；超声波还可以进行探伤、测厚、测距、医学诊断等，这利用了声能传递信息。 （3）[1][2]宇航员在月球上不能利用超声波测定两山之间的距离，是因为月球周围没有空气，声波不能在真空中传播。 （4）由图可知，大象的发声频率在猫的听觉频率范围之外，所以大象与猫之间不能进行语言沟通。 ▌题型02 声波传递能量类现象辨析 1.核心特征：声波携带能量，能够使物体振动、破碎、剥离污垢，产生明显机械效果。 2.典型实例：超声波清洗眼镜、超声波击碎人体内结石、声波吹灭烛火、大功率声波震碎玻璃。 3.区分关键点：题干出现 “清洗、击碎、震动、震碎” 等效果词汇，判定为声波传递能量。 4.易错辨析：B 超成像只是成像探测（传信息），超声碎石才是利用能量。 6．声在生活中有着广泛的应用。下列应用是利用声传递能量的是（     ） A．医院里用“B超”检测身体 B．在校园附近安装禁止鸣笛的装置 C．汽车上安装倒车雷达 D．用超声波去除人体中的结石 【答案】D 【详解】AC．用“B超”检测身体、倒车雷达，都是通过声波获取物体的相关信息，属于利用声传递信息，故AC不符合题意； B．禁止鸣笛装置是在声源处减弱噪声，属于噪声控制的措施，和声传递能量的利用无关，故B不符合题意； D．超声波击碎结石，是利用声波的能量将结石震碎，属于利用声传递能量，故D符合题意。 故选D。 7．下面事例中，关于声的利用与其他不同的是（　　） A．蝙蝠靠超声导航 B．利用超声碎体内结石 C．利用超声探测鱼群 D．用B超观察胎儿 【答案】B 【详解】蝙蝠靠超声波导航、利用超声波探测鱼群和用B超观察胎儿都是利用声音能够传递信息的特点，只有利用超声碎体内结石是利用声音能够传递能量的特点，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 8．如图甲所示，将眼镜放在超声波清洗机中清洗时，眼镜上的污垢振动频率至少大于________Hz，人耳听到超声波清洗机工作时发出“嗡嗡”的声音，这_______（选填“是”或“不是”）超声波。人们利用超声波成像技术发明了超声检测仪，利用其可以观察母体内胎儿的情况，如图乙所示，这说明声波可以传递_________。 【答案】 20000 不是 信息 【详解】[1][2]振动频率高于20000Hz的声波是超声波，将眼镜放在超声波清洗机中清洗时，眼镜上的污垢振动频率至少大于20000Hz；人耳能听到的频率范围为，人耳听到超声波清洗机工作时发出“嗡嗡”的声音，这不是超声波，人耳不能听到超声波。 [3]声波可以传递信息和能量，如图乙所示，利用其可以观察母体内胎儿的情况，这说明声波可以传递信息。 9．古人把雷声称为“天鼓”。每当听到雷声，古人便想象这隆隆的雷声是雷公左手拿连鼓，右手拿椎，扣击所发出的声音。宋代诗人谌祜写道：“万壑松风天鼓吹，四围花月锦帘栊。”“天鼓”说的就是雷声。某次在高空发生闪电打雷，若声音在空气中的传播速度是340m/s（不计光的传播时间），小王看到闪电隔4秒后听到雷声。则： （1）雷声的形成与击鼓引起响声类似，但雷声是由 ___________的剧烈震动产生的，又是以波的形式不断向远处传播的；打雷时，雷声与闪电在远处同时同地产生，但是我们总是先看到闪电，后听到雷声，这是因为 ___________。但往往只看见一次闪电，却能听到雷声隆隆不断，原来在雷电来临时，电光一闪即逝，但雷声经过地面、山岳和云层多次 ___________造成的； （2）打雷时，有时能震碎玻璃，说明声音可以传递 ___________；人们还可以根据雷声预计雨的大小，说明声音可以传递 ___________。 【答案】 空气 光的传播速度大于声音的传播速度 反射 能量 信息 【详解】（1）[1]声音是由物体的振动而产生的，雷声是由于空气振动产生的。 [2]打雷时，雷声与闪电在远处同时同地产生，由于光的传播速度大于声音的传播速度，因此我们总是先看到闪电，后听到雷声。 [3]由于声音被地面、山岳和云层多次反射，因此打雷时往往只看见一次闪电，却能听到雷声隆隆不断。 （2）[4][5]声音不但可以传递能量，还可以传递信息；因此打雷时，有时能震碎玻璃，说明声音可以传递能量；还可以根据雷声预计雨的大小，说明声音可以传递信息。 10．阅读短文，回答问题。 超声波 超声波是频率高于20000Hz的声波，具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速、碎石等。 生活中超声波的应用有很多。如超声波加湿器，通过将超声波通入水罐中，产生剧烈的振动使罐中的水破碎成“白雾”，再用小风扇将雾滴吹入室内，增加室内空气的湿度。此外，超声波还经常应用于精密机械的清洗。 如图甲所示，是超声波测速的原理图。超声波测速仪每1.4s发出一个较强的超声波信号，它在空气中以340m/s速度传播，当遇到路面上的汽车时发生反射。测速仪会接收反射回来的超声波信号，同时记录发射、接收信号的时间，由此可以测定汽车移动的速度。图乙是某次超声波测速仪监测某车时的信息。 （1）超声波加湿器的应用，说明超声波可以传递___________； （2）分析图乙数据： ①测速仪第一次发射的超声波信号，经过___________s被接收； ②被监测的车辆第一次遇到超声波信号时距离测速仪___________m，监测过程中汽车正在___________测速仪（选填“远离”或“靠近”）； ③如果监测过程中汽车在做匀速直线运动，则该车行驶的速度约为___________m/s。（计算结果保留整数） 【答案】（1）能量；（2）0.6；102；靠近；26 【详解】（1）超声波可以传递能量和信息，超声波加湿器依靠超声波振动使水破碎成白雾，说明超声波可以传递能量。 （2）根据图乙的时间坐标，可知测速仪第一次发射超声波在0s，接收到反射信号在0.6s，因此经过0.6s被接收。 超声波从测速仪发出到遇到汽车再反射回测速仪，单程传播时间是发射接收总时间的一半，即第一次超声波单程传播时间为 则此时汽车与测速仪的距离为 第二次发射超声波在1.4s，接收在1.8s，总传播时间为 则第二次超声波单程传播时间为 此时汽车与测速仪的距离为 说明汽车正在靠近测速仪。 汽车行驶的路程为 汽车第一次遇到超声波的时刻为0.3s，第二次遇到的时刻为 行驶这段路程的时间 因此汽车速度 ▌题型03 声呐回声测距综合计算 1.声呐工作原理：设备发射超声波，声波遇水底 / 障碍物反射形成回声，设备接收回声后，利用回声测距公式计算距离。 2.计算固定参数：常温空气中声速取 340m/s，水中声速远大于空气，题目会直接给出。 3.通用计算步骤：①读出声波往返总时间 t；②总路程s总=vt；③物体到声源距离s=vt/2。 4.适用场景：海洋测水深、车辆雷达测距、障碍物距离测算。 11．小明利用无人船的声呐系统测绘长江泸州段水底的形状。当船经过该水域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为16ms、10ms、13ms、7ms、16ms。小吴推算出该江域水底的大致形状是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据可知，速度一定时，时间越长通过的路程越远；无人船经过该江域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为16ms、10ms、13ms、7ms、16ms，时间越长的位置水底越深，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 12．用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过4 s后收到回波。如果海水中声音的传播速度为1500 m/s，则此处海水的深度为______m。能否用回声测距的方法测量地球与月球的距离？______（填“能”或“不能”）。 【答案】 3000 不能 【详解】超声波往返海底的总时间为4s，因此单程传播时间为 根据速度公式，变形得海水深度 声音的传播需要介质，地球与月球之间是真空，真空不能传声，因此不能用回声测距的方法测量地球与月球的距离。 13．如图所示，一渔船在工作时，利用声呐寻找鱼群。声呐工作时会竖直向海底发射超声波，经过6s收到鱼群返回的声波，则该鱼群距渔船___________m。若以2m/s的速度拉网，需要___________s才能将鱼拉上船（声音在水里传播的速度约1500m/s）。 【答案】 4500 2250 【详解】超声波往返的总路程为 鱼群到船是单程距离，距离为 拉网需要的时间为 14．在物理实践性作业活动中，小明利用手机软件，进行了回声测距。这款软件能自动测量声音信号并记录时间，如图甲所示，小明拿着手机在A、B两栋大楼间的O点处发出响亮的声音，手机显示在发出响声后0.4s和0.6s接收到两次回声。 （1）手机可以感应到声音，是因为声波会导致手机内部的传感器振动，这说明声音可以传递_______________，在0.4 s时接收到的回声是被___________（选填“A”或“B”）栋楼反射的。 （2）在O点发出响声的方式，下列最恰当的是 。（填选项字母） A．手机播放音乐 B．闹钟持续响铃 C．短促的敲锣声 （3）小明查阅资料，找到空气中声速 ν 与温度 T 关系的图像，如图乙所示。当温度升高时，空气中的声速________________（选填“变大”“变小”或“不变”）；小明手机显示当时的气温为25℃，则空气中声速为____________m/s；两楼间距s=_______________m。 【答案】（1） 能量 A；（2）C；（3） 变大 345 172.5 【详解】（1）[1]声波使手机传感器振动，说明声音可以传递能量。 [2]因为0.4s＜0.6s，回声时间越短距离越近，由图甲可知O点离A栋楼更近，所以0.4s时接收到的回声是被A栋楼反射的。 （2）手机需要识别单次声音的回声，持续的音乐或铃声会干扰回声的检测，短促的声音能清晰区分原声和回声的时间差，故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 （3）[1]由图乙可知，当温度升高时，空气中的声速变大。 [2]根据图乙可推出空气中声速v与温度T的数学关系为，所以气温为25℃时，声速为345m/s。 [3]声音到A栋楼的时间 O点到A栋楼的距离 声音到B栋楼的时间 O点到B栋楼的距离 两楼间距 15．如图所示，是小明驾驶小汽车即将到达隧道口时所发现的交通标志牌。 （1）小汽车通过该隧道至少需要多少时间？（车长忽略不计） （2）小汽车驶离隧道后，以的速度匀速直线行驶，经过某处时汽车鸣笛，后，小明听到车后隧道口处山崖反射的回声，已知声音的传播速度是，求鸣笛时小汽车到山崖的距离。 【答案】（1）0.06h；（2）640m 【详解】（1）小汽车以最大限速匀速行驶时，通过隧道的时间最短，行驶路程等于隧道长。最大速度为 小汽车通过该隧道至少需要的时间为 （2）汽车4s行驶的路程为 声音4s传播的路程为 小汽车匀速远离山崖行驶，4s内声音传播的路程与汽车行驶路程的差等于鸣笛时车到山崖距离的2倍，则有 故鸣笛时车到山崖的距离为 ▌题型04 声学综合生活应用题 1.知识整合：综合区分音调、响度、音色；区分噪声三种控制途径；区分声波传递信息 / 能量。 2.答题逻辑：先定位现象对应的声学核心知识点，再结合原理分两点规范作答，先讲规律再结合实例解释。 3.常见综合场景：乐器发声原理、道路降噪设计、医疗超声设备、音乐厅声学布置。 16．利用回声可以测量声源到障碍物的距离。如图所示，为了探测海底某处的深度，从海面向海底垂直发射超声波，经过4s后接收到回波信号，已知声波在海水中的传播速度为1500m/s。 （1）通过计算，该处海水的深度？ （2）利用超声波测量海底深度时，机器发出的超声波___________（选填“会”或“不会”）对船上的工作人员带来噪声危害，理由是___________； （3）利用超声波的反射___________（选填“能”或“不能”）进行太空测距，理由是___________。 【答案】（1）；（2） 不会 人耳听不到超声波；（3） 不能 真空不能传声 【详解】（1）根据题意，超声波从海面发射到被接收，总共用时。这是声音在海水中传播一个来回所用的时间。所以，超声波从海面传播到海底的单程时间为 已知声波在海水中的传播速度，根据速度公式，可得该处海水的深度h为 （2）[1][2]人耳能听到的声音频率范围是20Hz到20000Hz。频率高于20000Hz的声波称为超声波。因为超声波的频率不在人耳的听觉范围内，所以人耳听不到超声波，故不会对船上的工作人员带来噪声危害。 （3）[1][2]声音的传播需要介质，它可以在固体、液体和气体中传播，但不能在真空中传播。太空是真空环境，没有传播声音的介质，因此超声波无法在太空中传播，也就不能利用其回声进行测距。 17．歼-20是我国研制成功的新一代具有全向隐身性能的第五代战机。如图所示，一系列圆为该战机在高空匀速水平飞行的过程中，经过不同位置时产生的声波在某时刻所到达的位置，可判断该战机水平向________（选填“左”或“右”）飞行。已知圆A的半径为1100m，圆B的半径为500m，AB两圆圆心间的距离为1200m，则该战机的飞行速度为声速的多少倍_______ 【答案】 左 2 【详解】声波圆半径越大，说明该声波传播时间越长，发声越早，圆心就是发声时战机的位置。图中大圆A的圆心在右侧，较小圆B的圆心在其左侧，说明战机由A位置飞向B位置，即向左飞行。 战机从A位置运动到B位置的时间，与A声波比B声波多传播的时间相同。声波A比声波B多传播的路程为 战机和声波运动时间相同，由速度公式可得战机速度与声速之比为 18．我国有些地方修筑了“音乐公路”。当汽车以一定速度匀速行驶时，就会奏出一段悦耳的乐曲。音乐公路的路面上分布着许多横向凹槽，如图所示，汽车每经过一个凹槽，就会上下振动一次。假设某音乐公路设定乐曲为《歌唱祖国》，第一个音符“sol”的频率为400Hz，由以上可知： （1）当汽车匀速经过疏密不同的凹槽时，声音的_________（填“响度”“音调”或“音色”）不同。音符“sol”的频率为400Hz，说明汽车1s振动约__________次。 （2）在进入“音乐公路”前有一个如图甲所示的标志，在保证行车安全时最快多长时间走完该段公路？ （3）汽车发出“sol”这个音时，所对应的相邻凹槽之间的距离是3cm，则该音乐公路规定的行驶速度是多少km/h？ 【答案】（1） 音调 400；（2）4.8min/288s；（3）43.2km/h 【详解】（1）当汽车匀速通过疏密不同的凹槽时，相同时间内振动的次数不同，即频率不同，故发出声音的音调不同。 物理学中用每秒内振动的次数来表示物体的频率，故音符“sol”的频率为400Hz，说明1s汽车振动400次。 （2）图甲为区间测速提示牌，在我国交通运输中速度常用单位是 km/h，其中“100”是最高限速为100km/h，该区间的距离 汽车通过该区间的最短时间 （3）发出400Hz的声音时，汽车1s内要经过400个凹槽，相邻凹槽间距 因此1s内汽车行驶的距离为 对应的行驶速度 19．潜艇具有隐蔽性良好的特点，作战时依靠声呐进行探测，声呐被称为潜艇的“耳目”。（声音在空气中的传播速度取340m/s；声音在海水中的速度取1500m/s） 【仿生学原理】 （1）声呐装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的生物是_________（填选项）。 A．蝙蝠 B．猫 C．狗 D．大象探测功能 （2）声呐进行探测是利用声音可以传递_________。 （3）某科考船从海面竖直向海底发射声波，6s后接收到海底反射的声波，则该处海域深度为_________m。 （4）声呐发出的声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，其变化规律：目标靠近声呐，则音调变高；目标远离声呐，则音调变低。停在海水中的潜艇A监测到离它7500m的潜艇B，并持续监控潜艇B，接收到潜艇B反射回来的声波音调是变高的，且测出潜艇B的速度是20m/s，运动方向始终在潜艇A、B的连线上，一分钟后，潜艇B与潜艇A的距离变为_________m。 【测速功能】 （5）交通运输中利用超声笔测速仪测量汽车的速度。如图所示，汽车在某段公路上向右匀速直线行驶时，进入测速区域。当该汽车运动到距测速仪555m时，测速仪向该车发出一超声波信号，3s后收到从车返回的信号。则该汽车的速度为_________m/s。 【答案】（1）A；（2）信息；（3）4500；（4）6300；（5）30 【详解】（1）声呐是利用超声波回声定位的原理工作的，蝙蝠正是依靠超声波回声定位来探测障碍物、觅食，因此声呐模仿的是蝙蝠。猫、狗只是听觉范围比人广，大象靠次声波交流，故选A。 （2）声呐通过接收反射回来的声波，获取目标的位置、距离等相关内容，这属于声音传递信息的应用。 （3）声波从海面到海底的单程时间为 。 海域深度 （4）接收到的回声音调变高，说明目标潜艇B正在靠近潜艇A。 1分钟内潜艇B行驶的路程 一分钟后，潜艇B与潜艇A的距离变为 （5）超声波从测速仪传播到汽车的单程时间为 此过程中超声波传播的距离 1.5s内汽车向测速仪方向行驶的距离为 因此汽车的速度 20．短文填空。 （1）小崔爸爸是钓鱼爱好者，这天小崔发现爸爸的钓具中多了一个新设备——冰上声呐探鱼器（如图甲），小崔通过说明书发现，其声呐工作面内部是一个超声波发生器，利用超声波方向性好、______的特点可以测量各种距离，如河道宽、水深、冰层厚度等。 （2）小崔尝试使用其测量自家院子宽度，将其尾部紧靠院子一侧墙壁，对准另一侧院墙按下开关，结果显示135m，明显不符，原来他错选了测水深模式，则院子的实际宽度______m。（设声音在水中的传播速度，是空气中声速的4.5倍，不计设备自身长度） （3）一天，小崔随爸爸来到某冰钓钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式（记录从超声波发射到接收的时间），接着紧贴冰洞中的水面（与冰面齐平）按下开关，显示数值为，则此处水深为______m。随后他在邻近冰面上紧贴冰面再次测试，超声波穿透冰层水层碰到水底后反射回来的时间为，若声音在冰中的传播速度为，则冰层厚度为______m。（用、、、表示） 【答案】（1）穿透能力强；（2）30；（3） 15.3 【详解】（1）超声波具有方向性好、穿透能力强（或易于获得较集中的声能）等特点。在测量河道宽、水深、冰层厚度等距离时，需要超声波能够穿透介质（如水、冰）并遇到障碍物反射回来，这主要利用了超声波方向性好和穿透能力强的特点。 （2）由题可知 小崔错选了测水深模式，此时仪器内部是按照水中的声速来计算距离的， 实际院子宽度是在空气中测量的，时间 相同，所以 由此可得，院子的实际宽度为 （3）根据题可知是超声波在水中往返的总时间，根据可得； 由题可设冰层厚度为，总水深（从水面到水底）为 ，那么水层的实际厚度为 超声波往返的总路程中在冰中传播的总距离为，传播时间 在水中传播的总距离为，传播时间 从水面测试时，往返总时间 ，所以 在冰面测试时，总时间 将代入上式，得 解得冰层厚度 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.4 声波的应用 题型01 声波传递信息类现象辨析 题型02 声波传递能量类现象辨析 题型03 声呐回声测距综合计算 题型04 声学综合生活应用题 ▌题型01 声波传递信息类现象辨析 1.核心特征：声波仅用来获取、传递消息、数据、状态， 对物体产生冲击、破碎等机械作用。 2.典型实例：听诊器诊断病情、声呐测水深、 雷达预警、B 超成像、听机器异响判断故障、次声波预测地震海啸。 3.区分关键点：题目侧重 “看见、判断、知晓、探测”，均为声波传递信息。 4.拓展：回声测距、语言交流、动物鸣叫传递信号都属于传递信息。 1．如图所示，现代汽车通常配置倒车雷达来辅助倒车，下列关于倒车雷达的说法正确的是（     ） A．倒车时，汽车会发出“嘀嘀嘀”的提示音，那是倒车雷达发出的超声波 B．倒车雷达发出的声音不是由物体振动产生的 C．倒车雷达利用声音测距离说明了声音能够传递信息 D．倒车雷达发出的超声波在空气中的传播速度比其他声音更快。 2．下列事例中，属于利用声音传递信息的是（     ） A．用超声波清洗精密仪器 B．用B超给病人检查身体 C．用超声波击碎人体内的结石 D．用超声波美白牙齿 3．倒车防撞雷达可以测量出车的尾部与障碍物之间的距离，并在车与物之间距离过小时发出警报声提醒司机，以提高倒车时的安全性。这说明了声音能够传递______________。倒车防撞雷达是利用___________（选填“超”或“次”）声波测距原理来测量距离的。人耳_____________________（选填“能”或“不能”）听到这种声波。 4．我国自主研制的“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功完成了万米级海试。尽管马里亚纳海沟两侧都是非常陡峭的海山，但是“奋斗者”号安装有声呐设备，声呐能通过发射和接收________信号来发现障碍物。该潜水器能在漆黑的万米深海中精准避障，这说明声音可以在_________中传播，且能传递________。 5．阅读下列材料，按要求完成后面提出的问题： 材料一，超声及其应用 人能够听到声音的率范围从20Hz至20000Hz，低于20Hz的声音叫次声波，高于20000Hz的声叫超声波。 超声波具有许多奇异特性：空化效应——超声波能在水中产生气泡，气泡爆破时释放出高能量，产生强冲击力的微小水柱，它不断冲击物件的表面，使物件表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到净化物件表面的目的；传播特性—它的波长短，在均匀介质中能够定向直线传播，根据这一特性可以进行短声探伤、测厚、测距，医学诊断等。 材料二：雪花落水也有声 相信大部分读者看到本文题目，都会认为，它看起来不讲科学而含诗意，要知道一般的常识告诉我们，雪花落水静悄悄，毫无声响，不过，雪花落水真的发生声波，在某年的《自然》杂志上，几个科学家联名发表文章，宣布了他们的上述结论，雪花落水发出的声波频率在50000Hz到之间，高于人们能听见的声波频率。 材料三：人与动物的发声频率和听觉频率范围 （1）雪花落水发出的声波属于______（选填“超”或“次”）声波； （2）超声波能够清洗物件说明声能传递______；超声波还可以进行探伤、测厚、测距、医学诊断等，这利用了声能传递______； （3）宇航员在月球上______（选填“能”或“不能”）利用超声波测定两山之间的距离，原因______； （4）大象与猫之间是否能进行语言沟通吗？______（选填“能”或“不能”）。 ▌题型02 声波传递能量类现象辨析 1.核心特征：声波携带能量，能够使物体振动、破碎、剥离污垢， 明显机械效果。 2.典型实例：超声波清洗眼镜、超声波击碎人体内结石、声波吹灭烛火、大功率声波震碎玻璃。 3.区分关键点：题干出现 “清洗、击碎、震动、震碎” 等效果词汇，判定为声波传递能量。 4.易错辨析：B 超成像只是成像探测（传信息），超声碎石才是利用能量。 6．声在生活中有着广泛的应用。下列应用是利用声传递能量的是（     ） A．医院里用“B超”检测身体 B．在校园附近安装禁止鸣笛的装置 C．汽车上安装倒车雷达 D．用超声波去除人体中的结石 7．下面事例中，关于声的利用与其他不同的是（　　） A．蝙蝠靠超声导航 B．利用超声碎体内结石 C．利用超声探测鱼群 D．用B超观察胎儿 8．如图甲所示，将眼镜放在超声波清洗机中清洗时，眼镜上的污垢振动频率至少大于________Hz，人耳听到超声波清洗机工作时发出“嗡嗡”的声音，这_______（选填“是”或“不是”）超声波。人们利用超声波成像技术发明了超声检测仪，利用其可以观察母体内胎儿的情况，如图乙所示，这说明声波可以传递_________。 9．古人把雷声称为“天鼓”。每当听到雷声，古人便想象这隆隆的雷声是雷公左手拿连鼓，右手拿椎，扣击所发出的声音。宋代诗人谌祜写道：“万壑松风天鼓吹，四围花月锦帘栊。”“天鼓”说的就是雷声。某次在高空发生闪电打雷，若声音在空气中的传播速度是340m/s（不计光的传播时间），小王看到闪电隔4秒后听到雷声。则： （1）雷声的形成与击鼓引起响声类似，但雷声是由 ___________的剧烈震动产生的，又是以波的形式不断向远处传播的；打雷时，雷声与闪电在远处同时同地产生，但是我们总是先看到闪电，后听到雷声，这是因为 ___________。但往往只看见一次闪电，却能听到雷声隆隆不断，原来在雷电来临时，电光一闪即逝，但雷声经过地面、山岳和云层多次 ___________造成的； （2）打雷时，有时能震碎玻璃，说明声音可以传递 ___________；人们还可以根据雷声预计雨的大小，说明声音可以传递 ___________。 10．阅读短文，回答问题。 超声波 超声波是频率高于20000Hz的声波，具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点，可用于测距、测速、碎石等。 生活中超声波的应用有很多。如超声波加湿器，通过将超声波通入水罐中，产生剧烈的振动使罐中的水破碎成“白雾”，再用小风扇将雾滴吹入室内，增加室内空气的湿度。此外，超声波还经常应用于精密机械的清洗。 如图甲所示，是超声波测速的原理图。超声波测速仪每1.4s发出一个较强的超声波信号，它在空气中以340m/s速度传播，当遇到路面上的汽车时发生反射。测速仪会接收反射回来的超声波信号，同时记录发射、接收信号的时间，由此可以测定汽车移动的速度。图乙是某次超声波测速仪监测某车时的信息。 （1）超声波加湿器的应用，说明超声波可以传递___________； （2）分析图乙数据： ①测速仪第一次发射的超声波信号，经过___________s被接收； ②被监测的车辆第一次遇到超声波信号时距离测速仪___________m，监测过程中汽车正在___________测速仪（选填“远离”或“靠近”）； ③如果监测过程中汽车在做匀速直线运动，则该车行驶的速度约为___________m/s。（计算结果保留整数） ▌题型03 声呐回声测距综合计算 1.声呐工作原理：设备发射 波，声波遇水底 / 障碍物 形成回声，设备接收回声后，利用回声测距公式计算距离。 2.计算固定参数：常温空气中声速取 ，水中声速远 空气，题目会直接给出。 3.通用计算步骤：①读出声波往返总时间 t；②总路程s总=vt；③物体到声源距离s= 。 4.适用场景：海洋测水深、车辆雷达测距、障碍物距离测算。 11．小明利用无人船的声呐系统测绘长江泸州段水底的形状。当船经过该水域水平面的A、B、C、D、E五个位置时，向水底定向发射超声波，测得回收信号的时间分别为16ms、10ms、13ms、7ms、16ms。小吴推算出该江域水底的大致形状是（     ） A． B． C． D． 12．用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过4 s后收到回波。如果海水中声音的传播速度为1500 m/s，则此处海水的深度为______m。能否用回声测距的方法测量地球与月球的距离？______（填“能”或“不能”）。 13．如图所示，一渔船在工作时，利用声呐寻找鱼群。声呐工作时会竖直向海底发射超声波，经过6s收到鱼群返回的声波，则该鱼群距渔船___________m。若以2m/s的速度拉网，需要___________s才能将鱼拉上船（声音在水里传播的速度约1500m/s）。 14．在物理实践性作业活动中，小明利用手机软件，进行了回声测距。这款软件能自动测量声音信号并记录时间，如图甲所示，小明拿着手机在A、B两栋大楼间的O点处发出响亮的声音，手机显示在发出响声后0.4s和0.6s接收到两次回声。 （1）手机可以感应到声音，是因为声波会导致手机内部的传感器振动，这说明声音可以传递_______________，在0.4 s时接收到的回声是被___________（选填“A”或“B”）栋楼反射的。 （2）在O点发出响声的方式，下列最恰当的是 。（填选项字母） A．手机播放音乐 B．闹钟持续响铃 C．短促的敲锣声 （3）小明查阅资料，找到空气中声速 ν 与温度 T 关系的图像，如图乙所示。当温度升高时，空气中的声速________________（选填“变大”“变小”或“不变”）；小明手机显示当时的气温为25℃，则空气中声速为____________m/s；两楼间距s=_______________m。 15．如图所示，是小明驾驶小汽车即将到达隧道口时所发现的交通标志牌。 （1）小汽车通过该隧道至少需要多少时间？（车长忽略不计） （2）小汽车驶离隧道后，以的速度匀速直线行驶，经过某处时汽车鸣笛，后，小明听到车后隧道口处山崖反射的回声，已知声音的传播速度是，求鸣笛时小汽车到山崖的距离。 ▌题型04 声学综合生活应用题 1.知识整合：综合区分音调、响度、音色；区分噪声 控制途径；区分声波传递 / 。 2.答题逻辑：先定位现象对应的声学核心知识点，再结合原理分两点规范作答，先讲规律再结合实例解释。 3.常见综合场景：乐器发声原理、道路降噪设计、医疗超声设备、音乐厅声学布置。 16．利用回声可以测量声源到障碍物的距离。如图所示，为了探测海底某处的深度，从海面向海底垂直发射超声波，经过4s后接收到回波信号，已知声波在海水中的传播速度为1500m/s。 （1）通过计算，该处海水的深度？ （2）利用超声波测量海底深度时，机器发出的超声波___________（选填“会”或“不会”）对船上的工作人员带来噪声危害，理由是___________； （3）利用超声波的反射___________（选填“能”或“不能”）进行太空测距，理由是___________。 17．歼-20是我国研制成功的新一代具有全向隐身性能的第五代战机。如图所示，一系列圆为该战机在高空匀速水平飞行的过程中，经过不同位置时产生的声波在某时刻所到达的位置，可判断该战机水平向________（选填“左”或“右”）飞行。已知圆A的半径为1100m，圆B的半径为500m，AB两圆圆心间的距离为1200m，则该战机的飞行速度为声速的多少倍_______ 18．我国有些地方修筑了“音乐公路”。当汽车以一定速度匀速行驶时，就会奏出一段悦耳的乐曲。音乐公路的路面上分布着许多横向凹槽，如图所示，汽车每经过一个凹槽，就会上下振动一次。假设某音乐公路设定乐曲为《歌唱祖国》，第一个音符“sol”的频率为400Hz，由以上可知： （1）当汽车匀速经过疏密不同的凹槽时，声音的_________（填“响度”“音调”或“音色”）不同。音符“sol”的频率为400Hz，说明汽车1s振动约__________次。 （2）在进入“音乐公路”前有一个如图甲所示的标志，在保证行车安全时最快多长时间走完该段公路？ （3）汽车发出“sol”这个音时，所对应的相邻凹槽之间的距离是3cm，则该音乐公路规定的行驶速度是多少km/h？ 19．潜艇具有隐蔽性良好的特点，作战时依靠声呐进行探测，声呐被称为潜艇的“耳目”。（声音在空气中的传播速度取340m/s；声音在海水中的速度取1500m/s） 【仿生学原理】 （1）声呐装置是利用仿生学原理制成的，它模仿的生物是_________（填选项）。 A．蝙蝠 B．猫 C．狗 D．大象探测功能 （2）声呐进行探测是利用声音可以传递_________。 （3）某科考船从海面竖直向海底发射声波，6s后接收到海底反射的声波，则该处海域深度为_________m。 （4）声呐发出的声波碰到的目标如果是运动的，反射回来的声波（下称“回声”）的音调就会有所变化，其变化规律：目标靠近声呐，则音调变高；目标远离声呐，则音调变低。停在海水中的潜艇A监测到离它7500m的潜艇B，并持续监控潜艇B，接收到潜艇B反射回来的声波音调是变高的，且测出潜艇B的速度是20m/s，运动方向始终在潜艇A、B的连线上，一分钟后，潜艇B与潜艇A的距离变为_________m。 【测速功能】 （5）交通运输中利用超声笔测速仪测量汽车的速度。如图所示，汽车在某段公路上向右匀速直线行驶时，进入测速区域。当该汽车运动到距测速仪555m时，测速仪向该车发出一超声波信号，3s后收到从车返回的信号。则该汽车的速度为_________m/s。 20．短文填空。 （1）小崔爸爸是钓鱼爱好者，这天小崔发现爸爸的钓具中多了一个新设备——冰上声呐探鱼器（如图甲），小崔通过说明书发现，其声呐工作面内部是一个超声波发生器，利用超声波方向性好、______的特点可以测量各种距离，如河道宽、水深、冰层厚度等。 （2）小崔尝试使用其测量自家院子宽度，将其尾部紧靠院子一侧墙壁，对准另一侧院墙按下开关，结果显示135m，明显不符，原来他错选了测水深模式，则院子的实际宽度______m。（设声音在水中的传播速度，是空气中声速的4.5倍，不计设备自身长度） （3）一天，小崔随爸爸来到某冰钓钓场的冰面上，用多功能开关选择计时模式（记录从超声波发射到接收的时间），接着紧贴冰洞中的水面（与冰面齐平）按下开关，显示数值为，则此处水深为______m。随后他在邻近冰面上紧贴冰面再次测试，超声波穿透冰层水层碰到水底后反射回来的时间为，若声音在冰中的传播速度为，则冰层厚度为______m。（用、、、表示）。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $